專利名稱：一種磁流變液無級變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無級變速器，具體是一種磁流變液無級變速器，屬于變速器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
磁流變液是一種新型的智能材料，在外加磁場的作用下其流變特性將會發(fā)生急劇變化，可在短時間內(nèi)(毫秒級)粘度增大，由流變特性良好的液態(tài)轉(zhuǎn)變成類似固體的狀態(tài)，而一旦失去外加磁場又將復(fù)原成可流動的液體。近幾年來，由于其優(yōu)越的流變特性，在軟起動、離合器、制動器、密封和減震等方面已經(jīng)有了一定的應(yīng)用，在無級調(diào)速領(lǐng)域也開始有所發(fā)展° 美國專利 US005779013, Torque transfer apparatus using magneto rheologicalfluids (磁流變液轉(zhuǎn)矩傳動裝置)，公布了一種多盤式轉(zhuǎn)矩傳動裝置，利用多個摩擦圓盤徑向間隙里的磁流變液作為傳動介質(zhì)實現(xiàn)動力傳遞，能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩。國內(nèi)專利 CN1523251A公開了一種V字形轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的磁流變無級變速器，采用雙V結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，但傳遞轉(zhuǎn)矩小，僅適用工業(yè)小功率場合。國內(nèi)專利CN101793312A公開了一種多盤式磁流變無級變速器，利用主動摩擦片和從動摩擦片間隙里的磁流變液來傳遞轉(zhuǎn)矩，其結(jié)構(gòu)合理，傳遞功率大，但不能夠控制傳動軸輸出的轉(zhuǎn)速，具有隨意性和盲目性，不能實現(xiàn)真正意義上的無級變速。專利號為ZL201120203829. 3，名稱為一種基于磁流變液的可控?zé)o級變速系統(tǒng)，其雖然較好地解決了上述問題，但其電路設(shè)置體積大、成本高、不易維修，而且其精度具有一定的局限性，因此在工業(yè)應(yīng)用中受到很大的限制。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種磁流變液無級變速器，其具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、可靠性高、穩(wěn)定性強(qiáng)、轉(zhuǎn)速控制效果好且具有較高精度。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種磁流變液無級變速器，包括磁流變液傳動裝置和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路包括轉(zhuǎn)速傳感器、勵磁線圈、電壓放大器、調(diào)速電阻R1、分壓電阻R2、限流電阻R3、電阻R4、電阻R5、濾波電容C1、負(fù)反饋電容C2、正反饋電容C3、晶體管Q1、達(dá)林頓晶體管Q2、續(xù)流二極管D1、穩(wěn)壓二極管ZD1、開關(guān)SW和直流電源BAT，轉(zhuǎn)速傳感器和勵磁線圈設(shè)置在磁流變液傳動裝置外側(cè)，轉(zhuǎn)速傳感器的一端接地，另一端連接到電壓放大器的正相信號輸入端，電壓放大器的負(fù)相信號輸入端接地，電壓放大器的輸出端連接到調(diào)速電阻R1上，調(diào)速電阻R1與分壓電阻R2串聯(lián)后接地，分壓電阻R2上并聯(lián)有濾波電容C1，穩(wěn)壓二極管ZD1與限流電阻R3串聯(lián)后并聯(lián)在濾波電容C1上，晶體管Q1的發(fā)射極并聯(lián)在限流電阻R3兩端，晶體管Q1的集電極并聯(lián)有負(fù)反饋電容C2，達(dá)林頓晶體管Q2的基極與晶體管Q1的集電極相連，達(dá)林頓晶體管Q2的發(fā)射極接地，達(dá)林頓晶體管Q2的集電極與續(xù)流二極管D1的正極連接，續(xù)流二極管D1的負(fù)極經(jīng)開關(guān)SW連接到直流電源BAT的正極，電源負(fù)極接地，電阻R4—端接在晶體管Q1的集電極上，另一端接在續(xù)流二極管D1的負(fù)極上，續(xù)流二極管D1并聯(lián)有勵磁線圈，正反饋電容C3與電阻R5串聯(lián)后分別接到晶體管Q1的基極和達(dá)林頓晶體管Q2的集電極上。進(jìn)一步，電壓放大器包括接地電阻Ri、反饋電阻Rf、平衡電阻Rp和運算放大器組成，平衡電阻Rp串聯(lián)在運算放大器的正相信號輸入端，接地電阻Ri —端接地，另一端接在運算放大器的負(fù)相信號輸入端，反饋電阻Rf接在運算放大器的輸出端和負(fù)相信號輸入端之間。本發(fā)明的有益效果采用新式的負(fù)反饋電路，提高了輸出轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性，勵磁線圈不需要電刷設(shè)備，無電火花產(chǎn)生，可以適用于對電火花有隔離要求的場合，其具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、可靠性高、穩(wěn)定性強(qiáng)、轉(zhuǎn)速控制效果好、精度高。


圖I是本發(fā)明的磁流變液無級變速器圖。 圖中I、磁流變液傳動裝置，2、轉(zhuǎn)速傳感器，3、勵磁線圈，4、電壓放大器。
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖I所示，本發(fā)明包括磁流變液傳動裝置I和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路包括轉(zhuǎn)速傳感器2、勵磁線圈3、電壓放大器4、調(diào)速電阻R1、分壓電阻R2、限流電阻R3、電阻R4、電阻R5、濾波電容C1、負(fù)反饋電容C2、正反饋電容C3、晶體管Q1、達(dá)林頓晶體管Q2、續(xù)流二極管D1、穩(wěn)壓二極管ZD1、開關(guān)SW和直流電源BAT，轉(zhuǎn)速傳感器2和勵磁線圈3設(shè)置在磁流變液傳動裝置I外側(cè)，轉(zhuǎn)速傳感器2的一端接地，另一端連接到電壓放大器4的正相信號輸入端，電壓放大器4的負(fù)相信號輸入端接地，電壓放大器4的輸出端連接到調(diào)速電阻R1上，調(diào)速電阻R1與分壓電阻R2串聯(lián)后接地，分壓電阻R2上并聯(lián)有濾波電容C1，穩(wěn)壓二極管ZD1與限流電阻R3串聯(lián)后并聯(lián)在濾波電容C1上，晶體管Q1的發(fā)射極并聯(lián)在限流電阻R3兩端，晶體管Q1的集電極并聯(lián)有負(fù)反饋電容C2,達(dá)林頓晶體管Q2的基極與晶體管Q1的集電極相連，達(dá)林頓晶體管Q2的發(fā)射極接地，達(dá)林頓晶體管Q2的集電極與續(xù)流二極管D1的正極連接，續(xù)流二極管D1的負(fù)極經(jīng)開關(guān)SW連接到直流電源BAT的正極，電源負(fù)極接地，電阻R4 —端接在晶體管Q1的集電極上，另一端接在續(xù)流二極管D1的負(fù)極上，續(xù)流二極管D1并聯(lián)有勵磁線圈3，正反饋電容C3與電阻R5串聯(lián)后分別接到晶體管Q1的基極和達(dá)林頓晶體管Q2的集電極上。電壓放大器4包括接地電阻Ri、反饋電阻Rf、平衡電阻Rp和運算放大器組成，平衡電阻Rp串聯(lián)在運算放大器的正相信號輸入端，接地電阻Ri —端接地，另一端接在運算放大器的負(fù)相信號輸入端，反饋電阻Rf接在運算放大器的輸出端和負(fù)相信號輸入端之間。濾波電容C1，其作用是將穩(wěn)壓二極管ZD1前面的高頻雜訊擋掉，僅讓所需要的低頻訊號通過，使變速器運作正常而不會受到高頻雜訊的影響。負(fù)反饋電容C2，其作用是控制達(dá)林頓晶體管Q2的開關(guān)頻率，使其頻率不會太高，提高其工作壽命，適當(dāng)選擇C2的電容值大小，可使達(dá)林頓晶體管Q2在所需的頻率下工作，且其頻率不會因傳動軸輸出轉(zhuǎn)速的變化而受到影響。正反饋電容C3,其目的是確保晶體管Q1的切換動作正常，使其轉(zhuǎn)態(tài)變得較明確，不會因轉(zhuǎn)態(tài)不明確而增加切換損失，另外加入正反饋，正反饋電容C3會對晶體管Q1產(chǎn)生一個最小關(guān)閉時間，即對于達(dá)林頓晶體管Q2和磁路有最小導(dǎo)通時間。續(xù)流二極管D1，起保護(hù)作用，防止勵磁線圈產(chǎn)生的自感電動勢擊穿達(dá)林頓晶體管Q2造成損壞，此續(xù)流二極管D1在達(dá)林頓晶體管Q2截止時，給勵磁線圈里的電流提供一個釋放回路。工作過程磁流變液傳動裝置的傳動軸的轉(zhuǎn)速/7由調(diào)速電阻R1給定，該電阻大小R1與期望得到的傳動軸轉(zhuǎn)速有確定的函數(shù)關(guān)系，即= U-I]尤，其中，次=1+4/4為電壓放大器的放大倍數(shù)，為轉(zhuǎn)速傳感器2的轉(zhuǎn)換系數(shù)。根據(jù)
，調(diào)節(jié)R1的阻值大小設(shè)定傳動軸的輸出轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速設(shè)定好后，閉合電源開關(guān)SW，由于傳動軸未轉(zhuǎn)動或轉(zhuǎn)速較低，因此轉(zhuǎn)速傳感器將其轉(zhuǎn)速檢測后并轉(zhuǎn)化成的電壓信號&十分微弱，電壓放大器將電壓信號&放大，經(jīng)調(diào)速電阻R1和分壓電阻R2串聯(lián)分壓后，分壓電阻R2兩端的電壓仍然較低，未達(dá)到穩(wěn)壓二極管ZD1的反向擊穿電壓，故晶體管Q1截止，而達(dá)林頓晶體管Q2導(dǎo)通，此時磁場電路導(dǎo)通，勵磁線圈3周圍產(chǎn)生磁場，磁路電流流向為電源BAT正極一開關(guān)SW —勵磁線圈3 —晶體管Q2集電極一晶體管Q2發(fā)射極一接地一電源BAT負(fù)極；在外加磁場的作用下，磁流變液的粘度迅速增大，表現(xiàn)出類似固體的狀態(tài)，磁流變液傳動裝置I利用其在剪切模式下的剪切應(yīng)力帶動傳動軸轉(zhuǎn)動，傳動軸的輸出轉(zhuǎn)速會逐漸升高，當(dāng)其轉(zhuǎn)速超過設(shè)定轉(zhuǎn)速時，調(diào)速傳感器感應(yīng)出的電壓信號&經(jīng)電壓放大器4放大并由調(diào)速電阻R1和分壓電阻R2串聯(lián)分壓后，分壓電阻R2兩端的電壓達(dá)到穩(wěn)壓二極管ZD1的反向擊穿電壓，此時晶體管Q1導(dǎo)通，而達(dá)林頓晶體管Q2截止，此時磁場電路被切斷，勵磁線圈3周圍的磁場消失，磁流變液的粘度迅速降低，傳動軸的輸出轉(zhuǎn)速隨之降低，當(dāng)其轉(zhuǎn)速低于設(shè)定轉(zhuǎn)速時，分壓電阻R2兩端的電壓又會低于穩(wěn)壓二極管ZD1的反向擊穿電壓，從而晶體管Q1截止，而達(dá)林頓晶體管Q2導(dǎo)通，磁場電路再次導(dǎo)通，勵磁線圈3周圍再次產(chǎn)生磁場，傳動軸的輸出轉(zhuǎn)速又會重新升高，如此反復(fù)工作，將傳動軸的輸出轉(zhuǎn)速控制在設(shè)定轉(zhuǎn)速附近。
權(quán)利要求
1.一種磁流變液無級變速器，包括磁流變液傳動裝置(I)和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路包括轉(zhuǎn)速傳感器(2)、勵磁線圈(3)、電壓放大器(4)、調(diào)速電阻札、分壓電阻R2、限流電阻R3、電阻R4、電阻R5、濾波電容C1、負(fù)反饋電容C2、正反饋電容C3、晶體管Q1、達(dá)林頓晶體管Q2、續(xù)流二極管D1、穩(wěn)壓二極管ZD1、開關(guān)SW和直流電源BAT，轉(zhuǎn)速傳感器(2)和勵磁線圈(3)設(shè)置在磁流變液傳動裝置(I)外側(cè)，轉(zhuǎn)速傳感器(2)的一端接地，另一端連接到電壓放大器(4)的正相信號輸入端，電壓放大器(4)的負(fù)相信號輸入端接地，電壓放大器(4)的輸出端連接到調(diào)速電阻R1上，調(diào)速電阻R1與分壓電阻R2串聯(lián)后接地，分壓電阻R2上并聯(lián)有濾波電容C1，穩(wěn)壓二極管ZD1與限流電阻R3串聯(lián)后并聯(lián)在濾波電容C1上，晶體管Q1的發(fā)射極并聯(lián)在限流電阻R3兩端，晶體管Q1的集電極并聯(lián)有負(fù)反饋電容C2，達(dá)林頓晶體管Q2的基極與晶體管Q1的集電極相連，達(dá)林頓晶體管Q2的發(fā)射極接地，達(dá)林頓晶體管92的集電極與續(xù)流二極管D1的正極連接，續(xù)流二極管D1的負(fù)極經(jīng)開關(guān)SW連接到直流電源BAT的正極，電源負(fù)極接地，電阻R4 —端接在晶體管Q1的集電極上，另一端接在續(xù)流二極管D1的負(fù)極上，續(xù)流二極管D1并聯(lián)有勵磁線圈(3)，正反饋電容C3與電阻R5串聯(lián)后分別接到晶體管Q1的基極和達(dá)林頓晶體管Q2的集電極上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁流變液無級變速器，其特征在于，所述的電壓放大器(4)包括接地電阻Ri、反饋電阻&、平衡電阻Rp和運算放大器組成，平衡電阻Rp串聯(lián)在運算放大器的正相信號輸入端，接地電阻Ri —端接地，另一端接在運算放大器的負(fù)相信號輸入端，反 饋電阻Rf接在運算放大器的輸出端和負(fù)相信號輸入端之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種磁流變液無級變速器，屬于變速器技術(shù)領(lǐng)域，包括磁流變液傳動裝置和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路包括轉(zhuǎn)速傳感器、勵磁線圈、電壓放大器、調(diào)速電阻R1、分壓電阻R2、限流電阻R3、電阻R4、電阻R5、濾波電容C1、負(fù)反饋電容C2、正反饋電容C3、晶體管Q1、達(dá)林頓晶體管Q2、續(xù)流二極管D1、穩(wěn)壓二極管ZD1、開關(guān)SW和直流電源BAT。有益效果是結(jié)構(gòu)簡單、體積小、可靠性高、穩(wěn)定性強(qiáng)、轉(zhuǎn)速控制效果好且具有較高精度。
文檔編號F16H15/01GK102734410SQ201210217788
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月28日
發(fā)明者劉友會, 劉新華, 劉永志, 劉浩, 劉秀梅, 路和 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)